Ang bawat isa sa atin ay nakatagpo ng pinakasimpleng mga heat exchanger. Ang isang kapansin-pansing halimbawa nito ay ang disenyo ng "pipe in pipe" o isang katulad nito. Mahirap isipin ang buhay natin kung hindi naimbento ang heat exchanger. Ngayon mayroong isang malaking bilang ng mga heat exchanger. Naiiba sila sa isa't isa hindi lamang sa mga teknikal na katangian, kundi pati na rin sa saklaw, disenyo, atbp. Pag-usapan natin nang mas detalyado ang paksang ito at harapin ang mga kawili-wiling punto.
Ilang pangkalahatang impormasyon
Ang heat exchanger ay isang device na ginagamit upang maglipat ng init mula sa isang medium patungo sa isa pa. Kasabay nito, kailangan mong maunawaan na ang heat exchanger mismo, nang walang kagamitan sa pag-init, ay ganap na walang silbi, ngunit sa complex maaari kang makakuha ng mga magagandang resulta at matagumpay na magpainit kahit na napakalaki at malamig na mga silid. Bilang karagdagan, patuloy na sinubukan ng mga siyentipiko na mabawasan ang pagkawala ng init kapag inilipat ito sa ibang kapaligiran. Ngayon ay hindi maaariIpinagmamalaki ng 100% na kahusayan, ngunit maaari naming ligtas na pag-usapan ang tungkol sa kahusayan ng 90-95%. Ang pagpapatakbo, pati na rin ang mga teknikal na katangian ng produkto ay nadagdagan sa pamamagitan ng paggamit ng mga espesyal na inihandang materyales, pati na rin ang isang coolant. Siyempre, lahat ng ito ay medyo nagpapataas ng presyo ng mga kagamitan, ngunit sulit ito.
Kapag nagdidisenyo, ang mga inhinyero ay palaging nahaharap sa magkasalungat na mga kinakailangan na kailangang pagsamahin sa isang bote. Halimbawa, kinakailangan upang bawasan ang haydroliko na paglaban at sa parehong oras dagdagan ang koepisyent ng paglipat ng init. Ang heat exchanger ay dapat na lumalaban sa kaagnasan, ngunit hindi masyadong mahirap mapanatili. Ang lahat ng ito ay humantong sa ang katunayan na maraming mga uri ng mga heat exchanger ang lumitaw. Ginagamit ang isa na pinakaangkop sa sitwasyon.
Pag-uuri ng mga heat exchanger
Tulad ng nabanggit sa itaas, kasalukuyang may malaking bilang ng mga heat exchanger. Una sa lahat, dapat silang paghiwalayin ayon sa paraan ng paglipat ng init sa daluyan. Dito nahahati ang mga heat exchanger sa mga sumusunod na grupo:
- recuperative;
- regenerative;
- paghahalo;
- electrically heated.
Suriin natin ang mga nagpapagaling na heat exchanger. Ang disenyo ng produkto ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng isang solong-layer o multi-layer na pader kung saan inililipat ang init. Kadalasan ito ay nangyayari na sa steady motion. Ito ay kagiliw-giliw na sa naturang mga aparato, ang paglipat ng init ay isinasagawa sa sapilitang paggalaw nang hindi binabago ang yugtoestado. Ngunit nalalapat lamang ito sa mga permanenteng nagpapatakbo ng mga heat exchanger. Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga yunit na may pana-panahong mode ng operasyon, pagkatapos ay para sa isang tiyak na tagal ng panahon ang pag-init, pagsingaw, at paglamig ay isinasagawa, at lahat ng ito ay nasa sequential mode. Ang mga naturang device ay nabibilang sa mga heat exchanger na may hindi matatag na thermal motion. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang temperatura ng coolant sa pumapasok at labasan ay makabuluhang naiiba. Kadalasan, ang mga naturang aggregate ay matatagpuan sa anyo ng mga coils at lamellar, ribed at iba pang mga anyo. Maya-maya ay titingnan natin ang ilang mga uri. Ngunit ang pag-uuri ng mga heat exchanger ay hindi nagtatapos doon.
Mga regeneration unit at electrical heating
Sa kasong ito, tulad ng sa nauna, ginagamit ang heat exchange surface para maglipat ng heat energy. Gayunpaman, ang ibabaw na ito ay isang uri ng nozzle. Ito ay gumaganap ng papel ng isang intermediate accumulative na paraan na nag-iipon ng init. Sa pangkalahatan, ang buong proseso ay maaaring nahahati sa maraming yugto. Sa unang yugto, nakikita ng nozzle ang isang tiyak na halaga ng init. Pagkatapos ay mayroong isang paglipat sa ikalawang yugto, at ang coolant ay inilipat sa ibabaw ng ibabaw ng nozzle. Nangyayari ito kapag binabago ang daloy ng mga coolant. Sa yugtong ito, unti-unting lumalamig ang nozzle, at ang naipong init ay ilalabas sa mainit na kapaligiran, na maaaring ang iyong silid.
Regenerators ay mga non-stationary unit. Ang nozzle ay madalas na hindi gumagalaw, at ang mga thermal na proseso ay sabay-sabay na paulit-ulit. Ang mga device ng ganitong uri ay madalas na tinatawag na scrubber omga cooling tower.
Ang esensya ng mga electrically heated heat exchanger ay ang kuryente ang ginagamit bilang pangunahing pinagmumulan ng init. Ginagamit ang mga pag-install ng electric arc upang i-convert ang elektrikal na enerhiya sa thermal energy. Maaari silang parehong direkta at hindi direktang pag-init. Ang pinakakaraniwang heat exchanger sa industriya ay induction at resistance heaters. Gaya ng nakikita mo, maaaring magkakaiba ang mga kagamitan sa pagpapalitan ng init, ngayon ay titingnan natin ang bawat uri, ang saklaw at mga tampok ng disenyo nito.
Spiral heat exchangers
Ang device ay isang pares ng mga spiral channel. Karaniwan silang umiikot sa gitnang partisyon. Upang gawin ito, ang mga ito ay ginawa mula sa pinagsama na materyal. Kapansin-pansin na ang mga spiral heat exchanger ay angkop para sa pagpainit at paglamig ng mga likido na may mataas na lagkit.
Sa pangkalahatan, ang heating surface ay binubuo ng dalawang sheet ng metal, na nakakabit sa core sa pamamagitan ng weld. Ang yunit mismo ay binubuo lamang ng 2 channel, kadalasang hugis-parihaba, na ginawa sa anyo ng isang spiral. Ang dulo ng spiral (panloob) ay may naghahati na pader at naayos na may mga pin. Ang mga heat exchanger ay maaaring gawin parehong patayo at pahalang. Kung hindi posible na mag-install ng isang uri dahil sa hindi sapat na espasyo o isang kumplikadong pagsasaayos ng silid, kung gayon ang pangalawa, mas kanais-nais, ay ginagamit. Ito rin ay kagiliw-giliw na ang mamimili ay maaaring pumili ng spiralmga heat exchanger na may iba't ibang lapad ng spiral, mula 20 hanggang 150 sentimetro. Kasabay nito, maaaring mag-iba ang heating surface mula 3.2 hanggang 100 square meters na may pinakamataas na presyon ng system na 1 MPa.
Dapat tandaan na ang kagamitan sa pagpapalitan ng init na ito ay may ilang makabuluhang pakinabang. Una, ito ay isang pinababang hydraulic resistance. Pangalawa, compactness at mataas na kahusayan at init transfer intensity. Ngunit ang lahat ng ito ay nag-ambag sa katotohanang may mga kakulangan sa anyo ng isang kumplikadong disenyo at pagkukumpuni.
Tungkol sa mga plate heat exchanger
Sa kasalukuyan, ginagawa ang mga collapsible at non-separable plate heat exchanger. Naturally, ang unang uri ay mas kanais-nais dahil sa maraming mga kadahilanan. Una, ito ay kadalian ng pagpapanatili. Ang ganitong kagamitan ay napakabilis na disassembled at binuo, kaya ang anumang pagkasira ay tinanggal sa maikling panahon. Ang mga hindi mapaghihiwalay na modelo ay karaniwang hindi kinukumpuni, at kung oo, mas matagal.
Sa totoo lang, iminumungkahi ng pangalan na ang kagamitang ito ay binubuo ng isang pakete ng mga prefabricated na plato. Maaari silang gawin mula sa iba't ibang mga materyales tulad ng tanso, titan, grapayt, atbp. Halos palaging, upang mapabuti ang mga katangian ng pagganap, ang mga plato ay ginawang corrugated. Sa mga plate heat exchanger, pumasa sa mga layer ang daloy ng malamig at mainit na coolant.
Ang mismong kagamitan ay maganda dahil mayroon itong karampatang layout. Ginawa nitong posible na madagdagan ang lugar ng ibabaw ng palitan ng init at magkasya ang lahat ng ito sa medyo maliit na sukat. Sa anumang kaso, bago bumili, ang isang pagkalkula ng mga heat exchanger ay isinasagawa, na nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng data sa kung gaano karaming kapangyarihan ang kailangan ng aparato sa isang partikular na kaso. Dapat itong maunawaan na ang lahat ng mga plato na pinagsama sa isang pakete ay bumubuo ng mga channel sa pagitan ng kanilang mga sarili dahil sa parehong hugis. Ang likido ay dumadaloy sa kanila. Ngayon, titingnan natin ang ilan pang kawili-wiling detalye na nauugnay sa kagamitang ito.
Paggamit ng mga gasket
Gaya ng nabanggit sa itaas, ang pangunahing elemento ng paglipat ng init ay mga plato. Ang mga ito ay cold stamp. Para dito, ginagamit ang mga haluang metal na lumalaban sa kaagnasan, na maaaring makabuluhang mapataas ang tibay at kahusayan ng yunit. Ang kapal ng mga plato, depende sa modelo, ay maaaring mag-iba mula 0.4 hanggang 1.0 mm. Sa posisyon ng pagtatrabaho, ang mga plato ay mahigpit na pinindot laban sa isa't isa. Sa kasong ito, nabuo ang mga maliliit na slotted channel. Sa harap na bahagi mayroong isang espesyal na uka, isang goma gasket (seal) ay naka-install doon. Bilang karagdagan, ang mga gasket ay may mga butas na kinakailangan para sa supply at pag-alis ng likido. Kung sakaling makalusot ang isa sa mga butas, may ibibigay na sistema ng mga drainage grooves upang maiwasan ang paghahalo ng malamig at mainit na media.
Dahil sa paglikha ng isang countercurrent sa pagitan ng dalawang media, posible na makamit hindi lamang ang isang pagpapabuti sa set ng temperatura, kundi pati na rin ang mas mabilis na paglipat ng init na may medyo maliit na hydraulic resistance. Hindi magiging labis na sabihin na ang pangunahing prinsipyo ng operasyon ay batay sa countercurrent, iyon ay, ang paggalaw ng pag-init atpagpainit ng likido sa iba't ibang direksyon. Upang maiwasan ang paghahalo, naka-install ang isang double seal ng goma o isang metal plate. Ang bilang ng mga plate at channel ay maaaring mag-iba depende sa mga kinakailangan sa pagpapatakbo ng kagamitan. Bago ang paglikha, ang isang thermal kalkulasyon ng mga heat exchanger ay isinasagawa, na ginagawang posible upang matukoy ang pinakamainam na mode ng operasyon. Minsan ang mga mamahaling haluang metal ay ginagamit na hindi natatakot sa pangmatagalang operasyon sa isang agresibong kapaligiran.
Plate-Fin Heat Exchanger
Ginagamit ang PRT para maglipat ng init sa hindi agresibo at gaseous na media sa malawak na hanay ng temperatura, mula -270 hanggang +200 degrees Celsius. Sa kasong ito, ang presyon sa system ay maaaring umabot sa 100 atmospheres at magsimula mula sa isang vacuum. Ang disenyo ay batay sa ideya ng paglalapat ng isang ribed na ibabaw sa magkabilang panig ng mga plato. Ang produkto mismo ay binubuo ng ilang mga buto-buto, salamat sa kung saan ang paglipat ng init sa pagitan ng media ay isinasagawa. Ito ay nagkakahalaga ng pagpuna na ito ay ang finned-plate heat exchanger na may iba't ibang uri ng mga hugis ng palikpik. Pinapayagan ka nitong bahagyang baguhin ang mga katangian ng pagpapatakbo at teknikal. Kadalasan maaari mong makita ang tuluy-tuloy at kulot na mga tadyang. Ngunit bilang karagdagan sa mga ito, mayroon ding mga mas kakaiba, tulad ng mga butas-butas at nangangaliskis. Karaniwang ginagamit ang sheet metal bilang materyal. Ang kapal ng mga ito ay adjustable depende sa pressure sa system at sa fluid na ginamit.
Kadalasan ang mga ganitong uri ng heat exchanger ay ginawa gamit ang iba't ibang uri ng daloy. Kadalasan, ginagamit ang counterflow, ngunit mayroon dinstraight-through, at cross circuits. Kung maikli nating pinag-uusapan ang mga lakas ng naturang kagamitan, kung gayon marami sa kanila. Una, ito ay mga katangian ng pagpapatakbo, tulad ng mabilis at masinsinang paglipat ng init. Pangalawa, ito ay maliit sa laki. Ngayon, marami ang nagsasabi na ang mga finned heat exchanger ang pinaka-advanced. Kadalasan, ang PRT ay ginagamit sa mga industriya tulad ng enerhiya, pagdadalisay ng langis, kemikal at industriya ng abyasyon. Ang lahat ng ito ay dahil sa malaking bilang ng mga pakinabang, pati na rin sa malawak na hanay ng mga likido at pressure na ginagamit sa system.
Shell-and-tube heat exchanger: disenyo at mga feature
Surface-type heat exchange equipment, na nasuri na namin, ay hindi kasing sikat ng mga shell at tube unit. Ang mga ito ay lamang ang mga aparato na nabanggit sa pinakadulo simula, sa pinakasimpleng bersyon - ito ang "pipe in pipe" na sistema. Ang isang heat exchanger ng ganitong uri ay isang sistema (bundle) ng mga tubo na inilalagay sa isang pambalot. Ang mga tubo ay pinagsama at hinangin sa katawan ng produkto. Sa ilang mga kaso, sila ay karagdagang pinaso. Ginagawa ito upang matiyak ang 100% higpit. Ang katawan ay binibigyan ng karagdagang mga nozzle. Ang ilan ay kailangan para sa pagbibigay ng singaw, ang iba ay para sa pagtanggal ng condensate. Bilang karagdagan, may mga nakahalang grating sa pambalot, na ginagamit upang suportahan ang mga tubo ng pagpapalitan ng init sa buong haba ng yunit. Kapansin-pansin, ang mga shell at tube heat exchanger ay ginagamit sa mga temperatura mula 190 degrees Celsius osaturated steam pressure na higit sa 15 bar.
Anumang sistema na may kinalaman sa paggalaw ng likido ay maaaring mapailalim sa water hammer. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay may kakayahang bahagyang o ganap na i-deactivate ang kagamitan. Upang maiwasang mangyari ito, ginagamit ang iba't ibang uri ng mga elemento ng imbakan, ang tinatawag na mga tangke ng pagpapalawak. Ngunit sa aming kaso, ito ay hindi kinakailangan, dahil ang shell-and-tube heat exchangers ay napaka-lumalaban sa kanila. Bilang karagdagan, walang mahigpit na kinakailangan para sa kalinisan ng kapaligiran. Ang isang makabuluhang kawalan ng naturang kagamitan ay ang lahat ng uri ng mga heat exchanger ng ganitong uri ay masyadong metal-intensive, na nakakaapekto sa panghuling gastos at mga sukat.
Mga heat exchanger para sa gas equipment
Hindi lihim na ang anumang solid fuel o gas boiler ay may heat exchanger sa disenyo nito, tinatawag din itong mga heater. Napag-isipan na namin ang mga pangunahing uri. Tulad ng napansin mo, ang mga ito o ang mga uri na iyon ay ginagamit sa iba't ibang industriya. Ang ilang mga aparato ay nakahanap ng mas malawak na aplikasyon, ang iba ay ginagamit sa ilang mga industriya at hindi angkop sa iba. Sa aming kaso, ang paggamit ng tubular at plate heat exchangers ay nagaganap. Sa unang kaso, nakikitungo kami sa isang sistema ng mga tubo, sa pangalawa - na may mga plato. Sa prinsipyo, anuman ang uri, ang isang heat exchanger para sa isang geyser ay dapat matugunan ang isang bilang ng mga kinakailangan. Una, magkaroon ng mataas na heat transfer coefficient, at pangalawa, maging matibay at lumalaban sa mataas na temperatura. Ang pinakasikat na materyales ay tanso, aluminyo atbakal. Ang huling pagpipilian ay hindi gaanong kanais-nais, dahil ang naturang metal ay mabigat, na binabawasan ang kahusayan. Sa anumang kaso, ang heat exchanger para sa geyser ay dapat magsilbi nang hindi bababa sa 5 taon.
Konklusyon
Kaya sinuri namin ang mga pangunahing uri ng mga heat exchanger. Ang mga species tulad ng shell-and-plate ay naiwan nang walang pansin. Sa prinsipyo, bahagyang naiiba ang mga ito mula sa klasikong lamellar o ribed. Ngunit madalas kang makakahanap ng mga bath stoves na may heat exchanger na may casing. Gayunpaman, ang pangunahing tampok ay ang kagamitan ay lumalaban sa mataas na temperatura at mga pressure sa pagpapatakbo. Ang pabahay ay maaaring gawa sa mga materyales tulad ng titanium, hindi kinakalawang na asero o carbon steel. Ito ay kagiliw-giliw na ang mga bath stoves na may shell-and-plate heat exchanger ay mahusay na kinokontrol para sa singaw o condensate, na, walang alinlangan, ay isang makabuluhang kalamangan. Sa prinsipyo, maaari nitong kumpletuhin ang kuwento, dahil alam mo na ngayon ang lahat ng kailangan mo tungkol sa mga heat exchanger.
